2.12 Ощущения равновесия и ориентации в пространстве

Все перемещающиеся в пространстве живые существа должны сохранить определенную ориентацию по отношению к окружающим их объектам, следствием чего и стало появление в ходе эволюции специальных механизмов – вестибулярных органов, органов чувств, воспринимающих изменения положения головы и тела в пространстве, а также направление движения. С точки зрения нашего сознательного восприятия, ощущения, вызываемые функционированием ориентационной системы, уникальны. В отличие от других ощущений (визуальных, аудиальных, тактильных и др.), ощущения, связанные с функционированием ориентационной системы и управляющие движениями тела, не воспринимаются и, как правило, не замечаются нами. Это утверждение не абсолютно справедливо, потому что в определенной ситуации мы все-таки осознаем собственные движения. Например, в необычных условиях движения и ориентации могут возникать сильные неприятные ощущения, такие как головокружение и тошнота, но они наступают автоматически, и без контроля со стороны нашего сознания. Несмотря на то, что мы редко осознаем ориентационную информацию, она очень важна. Ей принадлежит решающая роль при выполнении большинства движений, связанных с изменением положения тела, в частности при поддержании равновесия и положения тела (позы), рефлекторном сохранении направления взгляда при движениях головы и при координации движений тела относительно окружающего пространства. Сенсорные органы, «ответственные» за слух и общую ориентацию индивидуума в пространстве, имеют общую эволюционную историю и тесную анатомическую связь. Признано, что орган слуха – улитка – образовался в результате эволюции сенсорных структур, обеспечивающих поддержание общего равновесия тела. Причем это характерно не только для человека, но и для животных. Не исключено, что универсальным взаимодействием между всеми животными и окружающим миром является гравитация. Органы и рецепторы, чувствительные к гравитации, сформировались в ходе эволюции одними из первых. Ни присутствуют у всех биологических видов, и принцип их действия одинаков. Детекторы гравитации активизируются под воздействием механической стимуляции, в связи с чем они и называются механорецепторами. Детекторы гравитации позвоночных называются отоцистами (от греческого слова oto – ухо), а содержащиеся в полости отоциста подвижные мелкие, реагирующие на прямолинейное движение и на гравитацию – отолитами (буквально – «ушными камными»). Анализаторы ориентационной системы человека называются вестибулярными органами. Они состоят из сферического мешочка, эллиптического мешочка и полукружных каналов (см. рисунок 2.15 и рисунок 2.16). Связь вестибулярных органов с внутренним ухом показана на рисунке (см. рисунок 2.11). Перепончатые сферический и эллиптический мешочки заполнены жидкостью и играют роль отоцистов. Внутри они покрыты чувствительными волосковыми клетками, которые нервными волокнами связаны с разными зонами мозга, и прежде всего с мозжечком – частью ствола головного мозга, играющего основную роль в поддержании равновесия тела и координации движений. Роль отолитов играют плотные кристаллы карбоната калия. Их принцип действия таков: под воздействием отолитов волосковые клетки наклоняются, причем направление и степень их наклона определяется направлением и степенью линейного смещения тела и его положением относительно гравитации. Сферический и эллиптический мешочки расположены таким образом, что отолиты первого реагируют на движение тела по вертикали (вверх и вниз), а отолиты второго – на прямолинейное движение по горизонтали. При этом и те и другие стимулируются гравитацией. Полукружные каналы реагируют на ускоренное вращательное движение.

Вестибулярные рецепторы реагируют только на ускорение или замедление, т.е. на изменение скорости движения. Иными словами, вестибулярные органы приспособлены для распознавания «стартов и финишей», а также изменений движения и не приспособлены к распознаванию движений, совершаемого с постоянной скоростью. Это связано с тем, что система ориентации возникла в ходе эволюции как адаптация к условиям, с которыми постоянно сталкиваются животные, и прежде всего – к активному движению, а также, возможно, и к эпизодическим пассивным движениям. Поэтому она не очень хорошо приспособлена к таким условиям, которые либо крайне редки, либо вовсе отсутствуют в природе. Так, вестибулярная система не реагирует на длительное пассивное движение, скорость которого постоянна. Если скорость движения постоянна, что характерно для таких транспортных средств, как поезда, самолеты и лифты, то движение не воспринимается. Вестибулярная стимуляция вызывает также и движение глаз, благодаря чему мы продолжаем воспринимать стабильную визуальную обстановку. Такие вестибуло-окулярные движения глаз помогают стабилизировать зрение, поскольку координируют положение глаз и головы. Это происходит благодаря сложной рефлекторной системе, которая плавно, без усилий, автоматически компенсирует каждое движение головы равным ему по интенсивности и противоположным по направлению движением глаз. Так, если вы станете рассматривать какой-либо объект, поворачивая голову вправо, ваши глаза автоматически совершают движение влево. В результате изображение объекта на сетчатке глаза остается неизменным. Под воздействием визуальной стимуляции может возникать иллюзия движения. Порой наблюдателям кажется, что они двигаются, хотя на самом деле они находятся в покое, а двигается то, что находится в поле их зрения. Такая иллюзия называется самодвижением. Наиболее часто она проявляется в ситуации, когда наблюдатель смотрит из окна стоящего поезда и поле его зрения ограничено проходящим мимо составом. При этом наблюдателю кажется, что двигается его поезд. Это иллюзия проявляется особенно сильно, если смотреть на проходящий мимо состав боковым зрением. В неоднозначных ситуациях, когда зрение «говорит» нам о движении того, что нас окружает, мы ошибочно приписываем движение самим себе и ощущаем собственное движение. Все это указывает на важную роль зрения в ориентации – тела в пространстве. Именно по этой причине происходит так называемое постуральное влияние (или неустойчивость позы) – это феномен, заключающийся в том, что движение визуальной сцены, воспринимаемое наблюдателем, например движение стен и потолка комнаты-коробки, в которую он помещен экспериментатором, навязывает ему компенсаторное изменение позы, направление которого совпадает с направлением движения позы, направление которого совпадает с направлением движения комнаты. Иными словами испытуемые, помещенные в освещенные комнаты-коробки с раскачивающимися взад-вперед стенами и потолком, начинают раскачиваться в такт. Это вполне понятно, ибо раскачивающаяся комната – это полный аналог визуальной стимуляции, которая обычно возникает, если человек раскачивается взад-вперед. Следовательно, когда стены и потолок надвигаясь на неподвижного наблюдателя, они точно так же стимулировали зрительную систему наблюдателя, как ее стимулировали бы его наклоны вперед в неподвижной комнате. И поэтому, чтобы компенсировать кажущееся движение вперед, наблюдатель отклоняется назад. Соответственно когда раскачивающаяся комната «уходит» от неподвижного наблюдателя, его зрительная система стимулируется точно так же, как при наклоне назад, и он наклоняется вперед. Следовательно, у людей пространственная ориентация тела является результатом сложного взаимодействия визуальной и вестибулярной сенсорных систем. Например, у глухих от рождения людей вестибулярные органы могут быть совершенно атрофированы, поэтому у них эффективным средством поддержания равновесия и позы являются визуальные признаки. Замечено, что глухие люди во время купания предпочитают не заходить на глубину. Дело в том, что лишенные возможности в полной мере использовать зрение, они перестают понимать, где верх, а где – низ и боятся утонуть. Для людей, лишенных и зрения, и слуха, поддержание равновесия – еще большая проблема. Например, обследование показало, что в группе, состоявшей из 10 незрячих и глухих людей, 9 человек не могли более 1-2 секунд сохранять равновесие, стоя на одной ноге. Роль зрения в поддержании равновесия подтверждает следующий эксперимент. Если стоя на одной ноге, согнуть вторую в колене и поднять ее так, чтобы колено оказалось на уровне талии, то с открытыми глазами при этом легко удержать равновесие, а вот с закрытыми трудности возникнут уже через несколько секунд. Находясь в транспортном средстве и пассивно перемещаясь в нем, мы можем испытывать воздействие аномальной вестибулярной стимуляции. В определенных контролируемых условиях эти ощущения могут быть приятными. Многим людям нравится водить автомобиль, грести, кататься на лыжах и летать на самолетах. Более того, есть немало любителей «острых вестибулярных ощущений». Об этом свидетельствует чрезвычайная популярность всевозможных аттракционов (каруселей, «американских горок» и т.п.), предлагающих исключительно сложные формы движения. Некоторые из них могут вызвать очень неприятные ощущения, в том числе и так называемуюлокомоционную болезнь. Человека такая болезнь очень ослабляет и приносит ему большие неприятности, вызывая головокружение, бледность, тошноту, учащенное дыхание, холодный пот и общее недомогание, нередко сопровождающееся рвотой. Как правило локомоционная болезнь возникает в тех случаях, когда информация о движении, сообщаемая визуальной системой, не соответствует информации, о которой сигнализирует вестибулярная система. Кроме того движение, которое такую болезнь вызывает, обычно совершается не с постоянной скоростью, а с ускорением или замедлением. В наибольшей степени потенциальную опасность представляют движения, совершаемые по вертикали, то вверх, то вниз, со средней периодичностью (как в самолете, когда он попадает в воздушную яму или на корабле во время шторма). Причиной локомоционной болезни является сенсорный конфликт, т.е. несоответствие визуальной и вестибулярной информации относительно ориентации в пространстве. Например, сидя в каюте корабля во время шторма, человек видит перед собой стабильную визуальную сцену, а согласно информации, получаемой вестибулярными органами, его тело находится в постоянном движении. Очевидные и неприятные симптомы локомоционной болезни являются результатом неспособности нервной системы разрешить этот сенсорный конфликт.